(57)【要約】【課題】可変感度等の発振特性を維持したまま、外部回路基板の搭載専有面積を縮小することができる圧電発振器を提供することにある。【解決手段】矩形状の容器体の一方の主面に形成されている凹部に圧電振動素子を収容し、蓋体と容器体の側壁頂部に設けた導体層とを固着し、容器体内の圧電振動素子を気密封止し、且つ容器体の他方の主面に集積回路素子及び電子素子を搭載した圧電発振器において、容器体の他方の主面の辺縁部には壁体が形成されており、この壁体が形成されている辺縁部に隣接する容器体の一側面から、連続する壁体の表面にわたって外部接続用電極端子が形成されている圧電発振器。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の容器体の一方の主面に形成されている凹部に圧電振動素子を収容し、該凹部開口部を覆う形態で配置した蓋体と、該容器体の該凹部を囲繞する側壁部の凹部開口側端面に設けた導体層とを固着することで、該圧電振動素子を内包した該凹部内空間が気密封止されており、且つ該容器体の他方の主面に、該圧電振動素子と電気的に接続した少なくとも発振回路を構成する電子素子が搭載されている圧電発振器において、
該容器体の他方の主面の辺縁部には壁体が形成されており、該壁体が形成されている辺縁部に隣接する該容器体の一側面から、連続する該壁体の表面にわたって外部接続用電極端子が形成されていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
該壁体が、該容器体の他方の主面の４つの辺縁部のうち１つのみに形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【請求項３】
該容器体の他方の主面に形成されている電子素子が、少なくとも発振回路を内蔵した集積回路素子であるか、又は該集積回路素子を含む複数個の電子素子であることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【請求項４】
マトリクス状に配列され且つ内部及び表面に所定の導配線を形成し、矩形状の複数個の発振器形成領域部と該発振器形成領域部の周囲に設けた捨代領域部よりなる積層一体構造のマスター基板の各々の該発振器形成領域部の一方の主面に、圧電振動素子を搭載するための凹部を形成し、又、各々の該発振器形成領域部の他方の主面の該発振器形成領域部の一辺縁部表面と該一辺縁部表面に連続する該捨代領域部表面に壁体を形成し、該壁体の発振器形成領域部と捨代領域部との境界部分に、壁体からマスター基板に至り且つマスター基板の外部接続用導配線に接続する穿孔部を複数個形成し、該穿孔部内面を金属でコーティングする工程Ａと、
壁体を形成したマスター基板の各々の該凹部内に該圧電振動素子を搭載し、各々の該凹部開口部を覆う形態で蓋体を載置接合することで各々の該凹部内空間を気密封止する工程Ｂと、
各々の該圧電振動素子の諸特性を測定し良品判定を行った後、良品と判定された圧電振動素子が搭載されている該発振器形成領域部の他方の主面の壁体が形成されていない領域のみに、該圧電振動素子と電気的に接続する集積回路素子を含む電子素子を搭載する工程Ｃと、
該壁体を形成したマスター基板を、各々の該発振器形成領域部と該捨代領域との境界に沿って切断し、複数個の圧電発振器を得る工程Ｄと
を具備することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる電子部品の一つである圧電発振器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素板の表裏両主面に励振用電極を形成した圧電振動素子を気密パッケージ内部に搭載した圧電振動子や、圧電振動子と発振回路とを同一のパッケージ内に搭載した圧電発振器、あるいは、特定の周波数帯を分離する圧電フィルタ等の圧電デバイスが、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に多用されている。その中でも圧電発振器においては、表面実装に対応した形状のもの開発され、電子機器の小型化に伴って圧電発振器についても実装面積を小さくするための小型化が進められている。
【０００３】
かかる従来の圧電発振器の一例として、内部に搭載する圧電振動素子の主材質を水晶とした水晶発振器を説明する。容器体の一方の主面側に形成された第１の凹部内底面には、一対の素子接続用電極パッドが設けられている。この素子接続用電極パッド上には、導電性接着材を介して電気的に接続される一対の励振用電極を表裏主面に有した水晶振動素子が搭載されており、この水晶振動素子を囲繞する容器体の第１の凹部開口側側壁端面にはシールリングが取着されている。このシールリングの上に、第１の凹部開口部を覆う形態で金属製の蓋体を被せ、シーム溶接等でシールリングと蓋体とを接合することにより、水晶振動素子の搭載空間（第１の凹部内空間）を気密封止する。また、容器体の他方の主面側に形成された第２の凹部には、水晶振動素子の発振周波数に基づいて発振信号を出力する発振回路を内蔵する集積回路素子を収容した構造のものが知られている。
【０００４】
又、このような水晶発振器には、容器体の第２の凹部を囲繞する側壁部の開口側端面の四隅に各々設けられる電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子として機能する外部接続用電極端子から所定周波数の信号が発振・出力される。このような信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号や動作基準信号として利用されることとなる。
【０００５】
前述のような水晶発振器については、以下のような文献が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−７７９４３号公報
【０００６】
尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年携帯用通信機器等の電子機器の多機能化に伴い、電子機器に搭載される電子回路基板上に搭載する電子部品や電子素子の数が多くなっており、電子部品の一つとして搭載される圧電発振器においても、電気回路基板上に専有できる搭載面積も更に縮小する傾向にある。これらに対応するために圧電発振器を従来の形態のまま小型化すると、外部接続用電極端子を形成する部分の面積が著しく小さくなってしまい、圧電発振器と外部回路基板との間の接合強度を十分に確保することができないので、最悪の場合外部回路基板から脱落してしまう可能性がある。
【０００８】
また、従来の形態で圧電発振器を小型化した場合、圧電発振器内部に搭載する圧電振動素子も小型化しなくてはならないため、例えば水晶振動子や水晶発振器の場合は、内部に搭載する水晶振動素子のクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が小型化により急激に大きくなる。その影響により周波数可変感度や起動特性等の水晶発振器としての発振特性が劣化してしまうという欠点があった。
【０００９】
本発明の目的は、圧電発振器の諸特性を維持したまま、外部回路基板の搭載面積を縮小することができる圧電発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、矩形状の容器体の一方の主面に形成されている凹部に圧電振動素子を収容し、この凹部開口部を覆う形態で配置した蓋体と、容器体の凹部を囲繞する側壁部の凹部開口側端面に設けた導体層とを固着することで、圧電振動素子を内包した該凹部内空間が気密封止されており、且つ容器体の他方の主面に、圧電振動素子と電気的に接続した少なくとも発振回路を構成する電子素子が搭載されている圧電発振器において、容器体の他方の主面の辺縁部には壁体が形成されており、この壁体が形成されている辺縁部に隣接する容器体の一側面から、該側面から連続する壁体の表面にわたって外部接続用電極端子が形成されていることを特徴とする圧電発振器である。
【００１１】
又、上記壁体が、容器体の他方の主面の４つの辺縁部のうちの１つの辺縁部のみに形成されていることを特徴とする圧電発振器でもある。
【００１２】
更に、上記容器体の他方の主面に形成されている電子素子が、少なくとも発振回路を内蔵した集積回路素子であるか、又は集積回路素子を含む複数個の電子素子であることを特徴とする圧電発振器でもある。
【００１３】
更に又、マトリクス状に配列され且つ内部及び表面に所定の導配線を形成し、矩形状の複数個の発振器形成領域部と、この発振器形成領域部の周囲に設けた捨代領域部よりなる積層一体構造のマスター基板の各々の発振器形成領域部の一方の主面に、圧電振動素子を搭載するための凹部を形成し、又、各々の発振器形成領域部の他方の主面の発振器形成領域部の一辺縁部表面と、この一辺縁部表面に連続する捨代領域部表面に壁体を形成し、この壁体の発振器形成領域部と捨代領域部との境界部分に、壁体からマスター基板に至り且つマスター基板の外部接続用導配線に接続する穿孔部を複数個形成し、この穿孔部内面を金属でコーティングする工程Ａと、
壁体を形成したマスター基板の各々の凹部内に圧電振動素子を搭載し、各々の凹部開口部を覆う形態で蓋体を載置接合することで各々の凹部内空間を気密封止する工程Ｂと、
各々の圧電振動素子の諸特性を測定し良品判定を行った後、良品と判定された圧電振動素子が搭載されている発振器形成領域部の他方の主面の壁体が形成されていない領域のみに、圧電振動素子と電気的に接続する集積回路素子を含む電子素子を搭載する工程Ｃと、
壁体を形成したマスター基板を、各々の発振器形成領域部と捨代領域との境界に沿って切断し、複数個の圧電発振器を得る工程Ｄとを具備することを特徴とする圧電発振器の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電発振器によれば、圧電発振器の容器体の他方の主面の辺縁部には壁体が形成されており、この壁体が形成されている辺縁部に隣接する容器体の一側面から、該側面から連続する壁体の表面にわたって外部接続用電極端子が形成されていることから、従来のように、容器体外形のうち最も面積が広い構造面を、外部回路基板表面と対向する面とした圧電発振器と比べて、外部回路基板に専有する圧電発振器搭載面積を大幅に小さくすることが可能となる。
【００１５】
又、圧電発振器を構成する容器体の他方の主面の一つの辺縁部にのみ壁体が形成されており、この壁体が形成されている辺縁部に隣接する容器体の一側面から、この側面に連続する壁体の表面にわたって外部接続用電極端子が形成されていることによって、容器体の外部接続用電極端子の形成面積を十分に確保することができるので、圧電発振器を著しく小型化しても、圧電発振器と外部回路基板路の接合強度を十分に保つことが可能となる。
【００１６】
本発明の圧電発振器の製造方法によれば、本発明によって製造された圧電発振器の外部接続用電極端子は、小型化が進んだ従来形態の圧電発振器に比べて、外部接続用電極端子の形成面積を十分に確保することができるので、製造工程中に外部から発振周波数等を測定するための電極プローブを直接外部接続用電極端子に接触させての測定が可能となり、測定のための電極端子拡大ソケット等のような専用治具などを必要としなくなる。
【００１７】
又、圧電発振器の容器体における外部回路基板対向面以外の箇所に集積回路素子を配置することによって、外部回路基板側の圧電発振器搭載専有面積に限定することなく集積回路素子の搭載面積を広くとることができると共に、集積回路素子が従来のように壁体で囲繞されていないので、アンダーフィル樹脂等の塗布を容易にすることが可能となる。
【００１８】
因って、上述した各作用により、外部回路基板における搭載専有面積が著しく小さく、発振器としての諸特性も良好であり、且つ製造も簡易な圧電発振器及びその製造方法を提供できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとし、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また図示したものの寸法も一部誇張して図示している。
図１は、本発明にかかる圧電発振器を、圧電発振器の一つである水晶発振器を例に示した外観図であり、（ａ）は集積回路素子搭載側から見た平面図であり、（ｂ）は、水晶発振器実装の際に外部回路基板と対向する外部接続用電極端子形成面側からみた平面図である。図２は、図１記載の仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の概略断面図である。各図に示す水晶発振器は、大略的に、容器体１と、圧電振動素子としての水晶振動素子２と、蓋体３及び集積回路素子４とで構成されている。
【００２０】
即ち、容器体１は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数層、積層することによって形成されており、その一方の主面の概略中央に矩形状に開口する凹部５が形成されており、凹部５を囲繞する壁部の凹部開口側端面には凹部５の開口部を囲繞する形態の環状の導体層６が形成されている。又、容器体１の他方の主面には壁体７が、容器体１の他方の主面の４辺の縁部のうちの１つの辺縁部に形成されており、壁体７が形成された容器体１辺縁部に隣接する容器体１の一側面から、この側面から連続する壁体の表面にわたって複数個（図１では３個）の溝部が形成されている。この溝部内表面は金属がメッキ等の手段によりコーティングされており、このコーティング金属が、容器体１内又は表面に形成された導配線により集積回路素子４の外部接続端子と電気的に接続することにより、溝部内に圧電発振器の入力端子、出力端子及びグランド端子となる外部接続用電極端子８が形成されている。
【００２１】
かかる容器体１の凹部５底面に設けられている一対の圧電振動素子接続用電極パッド１０は、その一方の主面側で後述する水晶振動素子２の励振用電極１２に導電性接着材９を介して電気的に接続し、他方の主面側で凹部５底面上の導体層や容器体１内部のビア導体等を介して集積回路素子４に電気的に接続される。
【００２２】
導体層６は、その一方の主面側で後述する蓋体３の接合面側辺縁部に形成されている導電性接合材１１と固着導通されており、他方の主面側で容器体１の壁部内部のビア導体等を介して集積回路素子４のグランド端子又は外部接続用電極端子８のうちのグランド端子に電気的に接続される。尚、上述した外部接続用電極端子８は、それぞれ水晶発振器を外部回路基板（図示せず）に搭載する際に、外部回路基板に形成されている電子回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的及び機械的に接続されるようになっている。
【００２３】
また、容器体１の他方の主面のうち、壁体７が形成されていない部分の表面には、複数個の集積回路素子接続用電極パッド１５及び電子素子接続用電極パッド１６が形成されており、これら各種電極パッドには、バンプや導電性接着材等の導電性接合材により、少なくとも内部に水晶振動素子２の発振回路を内蔵した集積回路素子４及びコンデンサ等の電子素子１３が電気的及び機械的接続されている。尚、集積回路素子４の容器体１対向面と容器体１の他方の主面間には、集積回路素子４内の電子回路網及び上記各種電極パッドを保護するためのアンダーフィル樹脂１４が塗布されている。
【００２４】
尚、容器体１内に搭載される水晶振動素子２は、人工水晶体より所定のカットアングルで切り出された矩形平板状の水晶片の両主面に一対の励振用電極１２を被着形成して水晶振動素子２を構成してなり、集積回路素子４からの変動電圧が一対の励振用電極１２を介して水晶片に印加されると、水晶振動素子２は所定の振動モード及び周波数で励振振動を起こす。又、導電性接着材９は、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。更に、蓋体３は、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属を平板形態に加工し、その容器体１接合側の辺縁部全周にわたりＡｕ−Ｓｎ等の接合材１１が形成されており、接合材１１と容器体１側の導体層６と固着接合することにより、水晶振動素子２が搭載されている凹部５空間が気密封止されている。
【００２５】
上述した水晶発振器では、外部接続用電極端子８が形成されている面を、外部回路基板に対向する実装面として、水晶発振器を実装することができ、外部回路基板に専有する水晶発振器搭載面積をこの実装面の面積に限定できるので、外部回路基板における水晶発振器搭載面積を大幅に小さくすることが可能となる。又、壁体７が形成されている辺縁部に隣接する容器体１の一側面から、この側面に連続する壁体７の表面にわたって外部接続用電極端子８が形成されていることによって、容器体１の外部接続用電極端子８の形成面積を十分に確保することができるので、圧電発振器と外部回路基板の接合強度を十分に保つことが可能となる。
【００２６】
次に上述した水晶発振器の製造方法について各図を用いて説明する。
（工程Ａ）
まず、図３及び図４に示す如く、マトリクス状に配列され且つ内部及び表面に所定の導配線を形成し、矩形状の複数個の発振器形成領域部Ａと、この発振器形成領域部Ａの周囲に設けた捨代領域部Ｂよりなる積層一体構造のマスター基板３０の各々の発振器形成領域部Ａの一方の主面に、水晶振動素子２を搭載するための凹部５を形成し、又、各々の発振器形成領域部Ａの他方の主面の発振器形成領域部Ａの一辺縁部表面とこの一辺縁部表面に連続する捨代領域部Ｂ表面に壁体７を形成し、壁体７の発振器形成領域部Ａと捨代領域部Ｂとの境界部分に、壁体７からマスター基板３０に至り且つマスター基板３０の外部接続用導配線（図示せず）に接続する穿孔部３１を複数個形成し、これら穿孔部３１内面を金属でコーティングする。図３は、４つの発振器形成領域部Ａを有するマスター基板３０を集積回路搭載面側から見た平面図であり、図４は水晶振動素子を搭載するマスター基板３０を水晶振動素子搭載側上方から見た分解斜視図である。
【００２７】
マスター基板３０は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成り、マトリクス状にｍ列×ｎ行（ｎ，ｍは２以上の自然数。）の行列状に配置された発振器形成領域部Ａの一方の主面各々には、凹部５が形成されており、その凹部５内底面には圧電振動素子接続用電極パッド１０や、各凹部５を囲繞する壁部の凹部開口側端面には開口部を囲繞する形態の環状の導体層（図示せず）が被着形成されている。発振器形成領域部Ａの他方の主面各々には、集積回路素子接続用電極パッド１５や電子素子接続用電極パッド１６が形成されている。
【００２８】
尚、本実施例では穿孔部の開口部形状を矩形状としているが、本発明はこれに限定するものではなく、他に、多角形、円形又は楕円形でも構わない。又、発振器形成領域部Ａの配列個数も本実施例に開示の２列×２行に限定するもではない。
【００２９】
（工程Ｂ）
次に、図４に分解形態で示した、壁体７を形成したマスター基板３０の各々の凹部５内に圧電振動素子２を配置し、水晶振動素子２の励振用電極６との各凹部５底面に形成した圧電振動素子接続用電極パッド１０とが導電性接着剤を介して電気的及び機械的に接続し、その後、各々の凹部５開口部を覆う形態で蓋体３を載置させ、導体層と個々の蓋体３の容器体接合側主面辺縁部に形成した接合材を熱エネルギーの印加によって接合することで、各々の凹部５内空間を気密封止する。この蓋体３は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板を従来周知の板金加工にて所定形状に加工することによって製作される。
【００３０】
尚、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中若しくは真空中で行うのが好ましく、これによって水晶振動素子２が収納される凹部５の内部には不活性ガスが充満されるか、又は真空となるため、水晶振動素子２が酸素や大気中の水分等によって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。
【００３１】
（工程Ｃ）
そして、各々の圧電振動素子２の諸特性を測定し良品判定を行った後、図５に図示したように、良品と判定された圧電振動素子２が搭載されている発振器形成領域部Ａの他方の主面の壁体７が形成されていない領域のみに、圧電振動素子２と電気的に接続する集積回路素子４を含む電子素子を載置固定する。集積回路素子４は、矩形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路網形成部分には、例えば、周囲の温度状態を検知する感温素子（サーミスタ）、水晶振動素子２の温度特性を補償する温度補償データを格納するためのメモリ、温度補償データに基づいて水晶振動素子２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、該温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられ、発振回路等により生成された発振出力信号は、水晶発振器外部に出力された後、クロック信号や他の電子部品の動作基準信号として利用されることとなる。
【００３２】
（工程Ｄ）
そして最後に、図６に図示したように、壁体７を形成したマスター基板３０を、各々の発振器形成領域部Ａと捨代領域Ｂとの境界に沿って切断し、複数個の水晶発振器を得る。この切断工程により、発振器形成領域部Ａと捨代領域部Ｂとの境界に形成した穿孔部３１は、穿孔部３１の深さ方向に分断され、壁体７が形成された発振器形成領域部Ａ（容器体１）辺縁部に隣接する発振器形成領域部Ａの一側面から、この側面から連続する壁体７の表面にわたる溝形状の外部接続用電極端子８となる。マスター基板３０の切断は、例えば、ダイサー等を用いてマスター基板３０を切断することによって行われ、これによって複数個の水晶発振器が同時に得られる。これにより、水晶発振器の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、水晶発振器の生産性向上に供することが可能となる。
【００３３】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば上述した本実施例における製造方法を用いずに、従来のように個々の圧電発振器を別個に製造する場合においては、外部接続用電極端子８の形態を図７のように、容器体１の一側面からこの側面から連続する壁体７の表面にわたる矩形パット形状した圧電発振器でも構わない。又、上述した本実施形態では、圧電発振器内に搭載する圧電振動素子の材料に圧電材の一つである水晶を用いた水晶発振器を例に示したが、圧電効果を奏するものであれば、水晶の他に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムや圧電セラミック等の他の圧電材を使用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明に係る圧電発振器の一形態を、圧電発振器の一つであるの水晶発振器を例に示し、（ａ）は集積回路搭載面側から見た外観平面図であり、（ｂ）は外部接続用電極端子形成面側から見た外観平面図である。
【図２】図２は、図１記載の仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る圧電発振器の製造方法における工程Ａを解説するための、マスター基板を集積回路搭載面側から見た平面図である。
【図４】図４は、本発明に係る圧電発振器の製造方法における工程Ａ及び工程Ｂを解説するための、マスター基板を水晶振動素子搭載側上方から見た分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係る圧電発振器の製造方法における工程Ｃを解説するための、マスター基板を水晶振動素子搭載側上方から見た外観斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る圧電発振器の製造方法における工程Ｄを解説するための、切断した個々の水晶発振器を水晶振動素子搭載側上方から見た外観斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係る圧電発振器の他の形態を、圧電発振器の一つであるの水晶発振器を例に示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・容器体
２・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
３・・・蓋体
４・・・集積回路素子
５・・・凹部
６・・・導体層
７・・・壁体
８・・・外部接続用電極端子
９・・・導電性接着材
１０・・・圧電振動子接続用電極パッド
１１・・・接合材
１２・・・励振用電極
１３・・・電子素子
１４・・・アンダーフィル樹脂
１５・・・集積回路素子接続用電極パッド
１６・・・電子素子接続用電極パッド
３０・・・マスター基板
３１・・・穿孔部
Ａ・・・発振器形成領域部
Ｂ・・・捨代領域部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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